[发明专利]抗耦合气浮测力单元

说明书

技术领域

本发明属于多维力测量技术领域，具体涉及一种气浮测力单元。

背景技术

多维力测量时，维间耦合会降低测量精度。维间耦合指的是多维力传感器在测量某一个方向的作用力时，不仅在该力的方向上有信号输出，而且在与该力垂直的方向上也会产生不应有的信号输出，从而产生测量误差。200810019550.2“气浮式多维力传感器及多维力测量方法”公开了一种气浮式多维力测量方法，它的原理是通过测量气浮系统中特定位置的气体参数（如气体压力）来换算出喷嘴受到的浮力，这种方法必须通过测量气浮测力系统中的压力或流量等参数才能测出浮板上的作用力，不能与现有的一维压力传感器配合使用，而且结构也较复杂。除了气浮式多维力测量方法，其它类型的多维力测量方法都不同程度存在维间耦合。

发明内容

为了解决维间耦合会降低多维力测量精度的问题，本发明提供一种抗耦合气浮测力单元。

本发明的结构设计方案是这样的：

抗耦合气浮测力单元包括一只一维压力传感器，所述一维压力传感器的测力端设有喷嘴本体，所述喷嘴本体为顶部敞口底部封闭的圆筒状，且底部设有外凸环；喷嘴本体的顶部敞口处配合设有端盖，端盖的中心处设有贯通的小气孔；喷嘴本体外侧壁上均布开设有三个以上的内凹的气腔，每个气腔内设有贯通侧壁的侧气孔；喷嘴本体上套设有浮动环，浮动环的侧面均布开设有三个以上的进气孔，所述三个以上进气孔分别与喷嘴本体上的三个以上的气腔对应。

所述浮动环与喷嘴本体的外侧壁之间有间隙，浮动环顶面与端盖底面之间有间隙。

所述喷嘴本体外侧壁上均布开设有四个内凹的气腔，浮动环的侧面对应均布开设有四个进气孔。

所述端盖中心的小气孔直径为2～3㎜。

所述喷嘴本体上的侧气孔直径为2～3㎜。

本发明是一种无耦合的测力单元，由普通的一维压力传感器和气浮抗耦合传力机构组成，一维压力传感器与横向力（与浮力方向垂直的力）互不干扰，进而在采用若干个无耦合的测力单元组成的多维力测量装置中，可以避免产生耦合现象，提高多维力测量精度，实现了用多只普通的一维压力传感器构建无耦合多维力传感器的目的。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

上图中序号：浮板1、端盖2、小气孔3、喷嘴本体4、气室5、一维压力传感器6、侧气孔7、气腔8、浮动环9、进气孔10。

具体实施方式

 下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

  实施例：

参见图1和图2，抗耦合气浮测力单元包括一只一维压力传感器6，一维压力传感器6的测力端粘接安装有喷嘴本体4。喷嘴本体4为顶部敞口底部封闭的圆筒状，且底部有外凸环，其圆筒内腔为气室5。喷嘴本体4的顶部敞口处过盈配合装有端盖2，端盖2的中心处开设有贯通的小气孔3，小气孔3的直径为2㎜。喷嘴本体4外侧壁上均布开设有四个内凹的气腔8，每个气腔8内开设有贯通侧壁的侧气孔7，侧气孔7的直径为2㎜。喷嘴本体4上套装有浮动环9，浮动环9的侧面均布开设有四个进气孔10，四个进气孔10分别与喷嘴本体上的四个气腔8对应。浮动环9与喷嘴本体4的外侧壁之间有间隙，浮动环9顶面与端盖2底面之间有间隙。端盖2上设有浮板1。

工作时，向四个进气孔10通入压缩气体，压缩气体经过气腔8、侧气孔7进入气室5，气室5内的气体经过小气孔3进入端盖2的外端面与浮板1之间的间隙后排入大气，与此同时，气腔8内的一部分气体经过浮动环9与喷嘴本体4以及端盖2之间的间隙后排入大气。向四个进气孔10通入具有恒定压力的压缩气体，浮板1上正压力可通过浮板1与端盖2之间的气垫传给一维压力传感器6，由于气膜不能承受切向力，浮板1上的切向力不会传给一维压力传感器6，浮板1与一维压力传感器6在端盖2端面平行的方向上互不约束，从而一维压力传感器6只能测出作用在浮板1上的正压力或正压力分量，而切向力对一维压力传感器6测量结果无影响。